多孔扁管内低GWP工质及其混合工质冷凝换热特性的研究

发布时间：2017-12-16 22:31

  本文关键词：多孔扁管内低GWP工质及其混合工质冷凝换热特性的研究

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【摘要】：为攻克臭氧层破坏和全球气候变暖两大环境难题,寻求更加节能环保高效的新一代制冷剂已成为当今制冷领域重要课题。微小通道换热器与制冷空调行业传统铜管翅片换热器相比,换热系数高,制冷剂的充灌量小,承压能力强,结构紧凑。近年来,微小通道换热器替代传统翅片管换热器成为近年来空调领域的研究热点,尤其是汽车空调领域。将以上两方面相结合,研发新一代制冷剂适用于微小通道换热器,提高换热性能,减少充灌量,以实现节能环保高效的目标,并深入开展对低GWP工质及其混合工质在小通道内的冷凝换热特性的研究具有重要意义。首先,对低GWP纯工质的热物性质和环保性质进行对比分析,进而研究混合工质热力学性质,其重点是针对新型三元混合工质R446A和R447A。在实验数据的基础上,对混合物模型Helmholtz自由能状态方程中交互系数进行拟合计算优化。通过对实验数据、本模型计算结果和物性计算软件REFPROP计算结果的一致性对比分析,得出优化后的状态方程的计算精度更高且稳定性较好。此外,分析了新型混合制冷剂R446A和R447A系统循环性能,由于两工质的热力学性质较为接近,其循环效率相差不大,但两者的循环效率都高于R1234ze和R410A。虽然单位质量制冷量略低于R32,而排气温度低于R32,有利于保证压缩机的可靠性。不足之处是R446A和R447A的温度滑移较R410A较大。综上所述,新型混合制冷剂R446A和R447A可作为R410A的高效环保替代工质。其次,针对R32在三种微小通道内的冷凝换热特性进行了对比试验研究,其冷凝换热系数由高到低的排序为:D=0.715mm的方孔扁管D=0.86mm的圆孔扁管D=2mm的光滑细管,小管径通道下的流型更有利于强化换热。由于在方管中表面张力的作用,液膜在四角聚集,导致在四边中部处的液膜较薄,因此方管中的换热系数高于圆管中的换热系数。然后,对纯工质R134a、R32、R1234ze和其混合工质及R410A、R447A在圆孔扁管内进行了冷凝换热实验测试。综合对比所有进行实验的纯工质和混合工质在相同工况下冷凝换热系数。最后,对各工质的实验值与关联式的预测值进行了对比。结果显示:除Koyama关联式外,其他五组关联式对R32的预测结果与实验值都比较接近,而对于R134a仅Cavallini、Park和Kim的预测精度较好;R1234ze只有Park的预测的比较接近。总体看来Cavallini、Park和Kim这三个关联式的预测结果比较理想。对于R410A的预测结果只有Park的关联式预测精度较好;R32与R134a的混合物都是Cavallini关联式预测精度最好,而R32与R1234ze的混合物都是Thome关联式预测精度最好;对于R447A预测最好的关联式是Shah关联式。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK124

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本文编号：1297744